海南島燥紅土發(fā)生學特性的薄片觀察

1、海南島燥紅土發(fā)生學特性的薄片觀察熊德祥武心齊(南京農業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院,南京210095摘要燥紅土薄片的顯微鏡觀察表明,由于長期受干熱的生物氣候條件影響,燥紅土在發(fā)育過程中礦物風化淋溶程度較弱,各種分解形態(tài)的有機殘體數量少,有機質含量缺乏。燥紅土的主導形成過程是紅化作用,由于遭受侵蝕,燥紅土近代成土過程遭受砂化,表層呈現漂白砂型土壤微壘結。關鍵詞燥紅土;土壤微形態(tài);土壤發(fā)育分類號S155125Microscopical observation on the genetic characteristicsof dry red soil of H ainan island in ChinaX

2、 iong Dexiang and Wu X inqi(C ollege of Natural Res ource and Environmental Sciences ,Nanjing Agric Univ ,Nanjing 210095ABSTRACT Microscopical observation of thin sections of a dry red s oil shows that the intensity of mineral weathering and eluviation were relatively weak.The quantities of organic

3、residues with various forms and organic matter were less due to the in fluence of dry tropical biocli 2mate on dry red s oils.Rubification was the dominant s oil forming process of dry red s oil.As the natural vegetation was destroyed and the s olis were eroded ,sandification occurred during m odern

4、 s oil forming process.The porphyroskelic fabric was changed into the bleached sand fabric in surface layer of dry red s oils.K ey w ords dry red s oil ;s oil microm orphology ;s oil development燥紅土過去稱為紅棕壤、紅褐土、熱帶稀樹草原土1,2,在海南島主要分布于西南部沿海昌江、東方、樂東及三亞等縣(市。該地區(qū)因五指山的屏障,阻礙了東南季風的進入,加上西南干熱風的影響,形成了特殊的干熱氣候條件。全年干濕

5、季節(jié)明顯,春季多焚風,年降雨量7501000mm ,蒸發(fā)量則為降雨量的23倍,全年旱季長達7個月以上,是全國熱量最高的地區(qū)。由于特殊的生物氣候條件,使其燥紅土在土壤發(fā)生學特性上與同緯度的熱帶磚紅壤明顯不同。本文用顯微鏡觀察的方法研究燥紅土的發(fā)生學特性,并通過基巖風化物土壤的薄片觀察探討燥紅土的主要發(fā)生過程。1材料與方法試樣采集于海南島東方縣板橋,于花崗巖和古老海相沉積物上發(fā)育的燥紅土上分別按發(fā)生層采集原狀土樣。對于基巖風化物形成的土壤,同時搜集基巖、風化物及母質樣品。用不飽和聚脂樹脂丙酮混合液浸漬、固化原狀土樣,經切片、磨片,制備成厚度為0103mm 的薄片3,在偏光顯微鏡下觀察土壤微形態(tài)學特

6、征。2結果與討論211燥紅土的主要發(fā)生學特性21111有機質積累的特點燥紅土由于發(fā)育在熱帶干熱的生物氣候條件下,全年干濕季節(jié)明顯,與同收稿日期:20000418南京農業(yè)大學學報2000,23(4:5962Journal o f Nanjing Agricultural Univer sity緯度的磚紅壤相比有著特殊的有機質積累過程。在雨季,由于熱量充沛,植物地上部分生長旺盛。至旱季,因氣溫高,蒸發(fā)量大,植物因缺水而凋亡。在持續(xù)高溫干旱的情況下,植物殘體分解緩慢,有利于粗有機質的積累。鏡下觀察,燥紅土的表層含有一定數量的新鮮植株殘體和植物組織已經變色,呈黃色、淡草黃色,其組織的細胞結構仍然很清楚

7、的弱度分解的植株殘體(圖1。兩者由于纖維素的存在,在正交偏光鏡下具有明顯的雙折射,呈現出一級灰白的干涉色。 已經腐殖化的植株殘體主要出現在細粒物質中,并以鐵質2腐殖質凝膠態(tài),以橋接物的形式填充于土壤孔隙中。由于自然植被遭受破壞,土壤被侵蝕,兩種母質類型發(fā)育的燥紅土,表層土壤薄片都顯示出明顯的粗骨性,所含細粒物質數量少,呈現出明顯的漂白砂型土壤微壘結(圖1,2。由于薄片中所能觀察到的各種分解形圖1土壤有機殘體和漂白砂型土壤微壘結Fig.1S oil organic residues and bleached sand fabric 照片的左方有弱度分解的有機殘體和腐殖質化殘體(單偏光,16The

8、re are weakly decomposed and humified organic residues in the left of Fig.(Plane polarized light ,16圖2裂解的石英顆粒(單偏光,38Fig.2Crocked quartz grains (Plane polarized light ,38態(tài)的植株殘體數量少,且多以弱度分解和新鮮植株殘體形態(tài)存在,反映出燥紅土在干熱氣候條件下,有機質積累過程較弱。21112礦物風化淋溶程度低由花崗巖發(fā)育的燥紅土,其基巖薄片鑒定示明,巖石內主要礦物組成為長石、石英。除此之外,還含有少量的黑云母、角巖石。副礦物主要有磷

9、灰石、鋯石、榍石、黃鐵礦等。經過土壤地球化學風化和土壤化學風化4形成燥紅土以后,殘留在薄片中的原生礦物主要是石英,其次是少量的長石和呈針狀、纖維狀的黑云母風化的中間產物。巖石中原有的副礦物,因顆粒小、含量稀少,在粘土礦物、腐殖質和鐵的侵染下,薄片中已難以鑒定。燥紅土中的長石顆粒一般粒徑較大(大于018mm ,由于高嶺土化、絹云母化加上表面有鐵的沉積,鏡下大多呈微棕色、表面烏暗無光澤。長石屬于易風化的礦物,由于深刻的風化作用,它們一般不存在于大部分潮濕熱帶的土壤中。燥紅土殘留有一定數量且顆粒比較大的長石是燥紅土礦物風化淋溶程度較弱的一個重要微形態(tài)學證據。據K ubiena 研究,石英在熱帶土壤中

10、并不表現為穩(wěn)定礦物,在潮濕的熱帶它反而略顯可溶性,并轉化為膠體態(tài)的氧化硅。由于遭受緩慢的溶解,常具有圓滑的表面,并保持其光澤,表面發(fā)亮。在老磚紅壤層內(大部分為白堊紀的原生和次生石英能完全被溶解與沖洗掉5。海南島地形較高的古老侵蝕面上,由花崗巖風化殘積形成的磚紅壤薄片觀察的結果亦進一步證明了K ubiena 的上述觀點。薄片觀察結果示明,由于強度的風化淋溶作用,石英顆粒磨圓度好,表面光滑清亮,并以大小不同的粒徑顆粒均勻地分布在呈凝膠態(tài)的土壤基質中。與磚紅壤不同的是燥紅土由于風化淋溶程度較弱,細粒物質含量少,在顯微鏡下觀察,石英顆粒相對數量較多,粒徑大(80%以上大于012mm ,表面粗糙,缺乏

11、光澤。在長期的干熱氣候條件作用下,表面近于垂直的裂隙數量較多(圖2,曹升賡將上述現象稱之為石英的熱裂作用,其形成是由于內生張力的釋放而引起的自裂作用68。大顆粒有棱角,部分呈磨圓形,小顆粒幾乎全部呈棱角形。石英顆粒的上述微形態(tài)學特征是燥紅土風化淋溶程度弱的又一個重要微形態(tài)學指標。06南京農業(yè)大學學報第23卷212土壤形成過程特點從基巖、半風化物、母質及土壤的薄片觀察可以間接地推斷出燥紅土的形成過程有如下三個階段。21211巖石礦物的原始風化過程觀察基巖、半風化物的薄片,結果示明,巖石礦物風化初期,長石明顯發(fā)生高嶺土化、絹云母化、鐵質化。黑云母經脫鉀、去鐵、水化已完全褪色,形成黑云母至蛭石之間的

12、中間產物水黑云母。后者由于鉀、鐵的脫出,單偏光下無色透明,旋轉載物臺無多色性、吸收性,正交偏光鏡下呈23級鮮艷的干涉色,錐光下二軸晶干涉圖清晰度降低。石英表面產生較多的不規(guī)則狀或近于垂直的裂隙。隨著巖石中堿金屬、堿土金屬的析出,環(huán)境變堿,暗色的鈣、鎂、鐵礦物風化游離出的氧化鐵、氫氧化鐵,以溶膠或凝膠態(tài)聚積在長石表面、石英裂隙、黑云母解理縫及礦物邊緣(圖3 。圖3黑云母風化產物(正交偏光,100Fig.3Weathering product of black mica(Cross polarized light ,100(有解理縫的為褪色的水化黑云母,黑色部分為鐵的聚積物The minerals

13、 with cleavages are fadedbydrobiotite ,black area is iron accumulation 圖4 母質層中氫氧化鐵膠體在孔隙和礦物表面淀積(正交偏光,100Fig.4C olloids of iron hydroxides illuvated on s oil pore space and mineral surface in C H orizon(Cross polarized light ,10021212紅化及紅土化過程5據張?zhí)伊值妊芯?我國干熱地區(qū)的土壤普遍具有pH 值高,鹽基飽和度大,鹽基組成以Ca 2+、Mg 2+為主,CEC 和E

14、CEC 值接近,鐵化系數大,水合系數小的特征。海南島西南部燥紅土粘粒代換量僅13cm ol (+/kg ,粘土礦物以結晶良好的高嶺石為主,SiO 2/Al 2O 3從表層到底層由214降至2121,K 2O 和Na 2O 的含量亦以底層最低。上述結果說明海南島燥紅土整個剖面具有一定程度的脫硅富鋁化的特點,其主導的土壤形成過程是富鐵鋁化過程9,在干熱的熱帶氣候條件下,巖石礦物的原始風化產物在富鐵鋁化過程作用下將進一步發(fā)生紅化和紅土化。燥紅土各發(fā)生層及母質層的薄片觀察表明,隨著巖石內礦物進一步風化,鹽基離子淋溶,風化殼變酸。當酸化到一定程度時,鐵、鋁開始溶解而具有流動性,殘留的氧化鐵以氫氧化鐵膠體

15、狀態(tài)發(fā)生移動和淀積(圖4,旱季老化結晶后以微小的針鐵礦,部分以赤鐵礦晶體均勻地分布在燥紅土的基質中和骨髂顆粒表面?；|中的鐵與腐殖質膠體、粘粒一起通過凝聚作用,逐步形成紅色的微團聚體,致使土體顏色呈均勻的紅棕色,呈現出粗基質狀斑晶骨骼嵌埋狀微壘結和聚積狀微壘結(圖5。21213砂化過程在前一過程的基礎上, 由于燥圖5斑晶骨骼嵌埋狀微壘結(單偏光,38Fig.5P orphyroskelic fabric (Plane polarized light ,38紅土旱季遭受強烈的太陽輻射和缺少遮陽植被,引起土壤干燥化,粘土礦物等土壤膠體膠結能力降低。在春季焚風和雨季地表逕流影響下,粘粒部分大量流失,

16、造成表層土壤砂化。表現在微形態(tài)上,表層土壤幾乎由不同大小的石英顆粒所組成,細粒物質和有機膠體數量甚微,呈現出明顯的漂白砂型土壤微壘結。16第4期熊德祥等:海南島燥紅土發(fā)生學特性的薄片觀察3結論11由于長期受干熱的生物氣候影響,燥紅土在形成發(fā)育過程中礦物風化淋溶程度較弱,薄片中殘留有一定數量且顆粒比較大的長石,石英顆粒相對數量較多,粒徑大,表面粗糙,缺乏光澤,垂直狀裂隙廣為發(fā)育。各種分解形態(tài)的有機殘體數量少,有機質含量缺乏。21燥紅土在巖石礦物原始風化的基礎上,經過紅化和紅土化作用發(fā)育而成。經薄片觀察,燥紅土土壤基質中的鐵、腐殖質和粘粒一起通過凝聚作用形成微團聚體,使土體呈現均一的紅棕色和斑晶骨

17、骼嵌埋狀微壘結。由于自然植被遭受破壞,土壤被侵蝕,燥紅土近代成土過程遭受砂化,表層呈現粗基質狀的漂白砂型土壤微壘結。參考文獻1全國土壤普查辦公室著1中國土壤1北京:中國農業(yè)出版社,1998.2722772何金海,石華,陸行正,等1海南島調查報告1土壤專報第31號,1958.1663曹長賡,金光1土壤和非固結物質薄片的系統(tǒng)制備方法1土壤專報第43號,1989.83904黃瑞采,周傳槐1土壤的發(fā)生分類與資源評價1南京:江蘇科技出版社,1986.54615W 1L 庫比納著1李連捷譯1土壤地理的微形態(tài)學特征1北京:中國科學出版社,1979.981086曹長賡1我國紅壤的微形態(tài)學特征1土壤專報第40號,1986.1287Eswaran H.Cys C ,S ousa E C.Plasma in fusion a pedolo